Жизнь в почве
Шрифт:
Живое прошлое и эволюция почв
Почвы изменяются со временем. Об этом известно любому земледельцу, который, заботясь о плодородии почвы, заправляет ее удобрениями, поддерживает комковатую структуру. Если этого не делать, плодородие иссякает, разрушается водопрочная структура, убывает гумус.
Постоянные изменения почв происходят и без воздействия человека. И такие изменения наглядны, их легко наблюдать: на чистых песчаных наносах поселяются растения, за ними другие, и вот уже песок закреплен, он медленно превращается в почву. Или обнажилась скальная поверхность. Прошло время, и ее заселили лишайники, потом мхи, за ними травянистые растения, и в скором времени образовался слой
Во всех этих явлениях действующей силой выступают живые организмы: сначала микробы, затем лишайники, мхи ж высшие растения. Им всюду сопутствуют и почвенные животные: простейшие, нематоды, клещи, ногохвостки, личинки насекомых и дождевые черви.
При этом горная порода превращается в почву, все более мощную, все более богатую гумусом.
Было бы неправильным не видеть в этом процессе, называемом эволюцией почвы, также действия атмосферного воздуха, воды и растворенных в ней химических веществ. Наконец, в современную эпоху, названную в начале века известным нашим геологом академиком А. П. Павловым антропогенной, то есть определяемой деятельностью человека, на почвенный покров все большее влияние оказывает человек.
Русскому почвоведению, начиная с работ В. В. Докучаева, было всегда присуще понимание динамикж почвенного покрова, изменения почв в пространстве и во времени. В советское время вопросы эволюции почв не раз широко обсуждались, причем иногда эти обсуждения были очень бурными.
Не чужды эти идеи и работам зарубежных почвоведов. Особенно подробно динамика почвообразования, эволюция почв рассмотрены в книге французского почвоведа профессора Филиппа Дюшофура, переведенной в 1970 году на русский язык. На большом материале Ф. Дюшофур показывает, как под влиянием эволюции минеральной части почвы, ее глин, органического вещества, органо-минеральных комплексов, ионных равновесий в почвенном растворе, влиянием растительности на биологический цикл элементов меняются во времени почвы холодного, умеренного и жаркого климата. Ученый предлагает убедительные схемы стадийного развития почв в условиях избытка воды, кальция, натрия, железа и других компонентов. (Менее подробные, но удобные и вполне обоснованные схемы строили и наши почвоведы, одну из них в 1911 году предложил П. С. Коссович, другую в 1927-м - С. А. Захаров.)
Нашли последователей среди почвоведов и идеи яркого американского геоботаника Ф. Клеменса, который в развитии растительности различал промежуточные стадни (сукцессии) и заключительную устойчивую фазу (климакс).
В нашей стране горячо обсуждались взгляды В. Р. Вильямса о "едином почвообразовательном процессе". Все зональные типы почв ученый рассматривал в качестве стадий, этапов единого процесса.
В работах советских почвоведов в 30-е годы, в том числе Н. П. Ремезова, В. А. Ковды, С. В. Зонна, были описаны конкретные случаи эволюции почв в лесах, степях. В трудах нынешних почвоведов идеи эволюции почв нашли отражение в классификации почвенных типов, где учтены особенности современных почвенных процессов ("почва-момент") и реликтовых свойств, оставшихся от прошлого ("почва-память").
Особое место в исследованиях по эволюции почв занимает небольшая книжка профессора А. А. Роде "Почвообразовательный процесс и эволюция почв", увидевшая свет в Москве в 1947 году. Алексей Андреевич здесь не только четко систематизировал все имевшиеся в науке на тот период данные об эволюции почв, но и определил ее движущие силы. Он выделил четыре фактора эволюции:
– действие сил внешних по отношению к биогеоценозу;
– воздействие соседних биогеоценозов;
– саморазвитие почв из-за действия внутренних сил в биогеоценозе;
– филогенез
Последнее обстоятельство первым среди почвоведов отметил А. А. Роде. А ведь именно оно является главной движущей силой эволюции почв в масштабах геологической шкалы времени.
Авторы имели удовольствие не раз обсуждать с Алексеем Андреевичем вопросы эволюции почв во время экспедиций в черноземной зоне России, в Западном Казахстане. Этот удивительно обаятельный человек и энциклопедически образованный ученый прекрасно разбирался не только в вопросах почвоведения, но и в зарождавшейся в 50-е годы биогеоценологии.
Он неоднократно подчеркивал, что почвы по тем масштабам времени, которыми пользуются геологи, - эфемеры, образования с недолгой жизнью. До него такого четкого представления у почвоведов не было. В общих словах подобные идеи высказывались, но Роде конкретно показал, в чем заключается движущая сила эволюции жизни для почвообразовательного процесса.
Растения, которые обеспечивают значительную часть биогенного круговорота на суше, избирательно накапливают отдельные элементы п соединения. Большинство современных растений создает круговорот веществ, в котором на первом месте стоят азот, фосфор, калий, кальций, магний и натрий, на втором - кремнезем, а на третьем-разные окислы, изредка хлор и сера. А вот древнейшие растения - хвощи и плауны резко отличаются по своему зольному питанию. Хвощи накапливают в первую очередь кремнезем, а плауны - глинозем. Нетрудно сделать вывод, что характер почвообразования под палеозойскими хвощовыми и плауновыми лесами был иным, нежели сейчас.
На это обстоятельство обращал внимание академик Л. С. Берг в работе о происхождении уральских бокситов. Он полагал, что глинозем избирательно накапливался растениями карбонового периода, но в почвоведении эта идея ранее не рассматривалась.
Заключая главу о факторах эволюции почвы, А. А. Роде писал: "...в трех из четырех намеченных нами возможных случаев эволюции движущей силой эволюции является растительность или - шире - живое вещество".
Именно эволюция живого покрова - "биоты", как сейчас говорят, является постоянно действующим фактором активного изменения биогеоценоза, а с ним и почвы.
Есть даже смелые гипотезы, что жизнь возникла именно в грунте первичных материалов Земли, что древнейшие существа планеты - почвенные микробы, что именно сын появились первыми в земном реголите - грунте, похожем на грунт Луны. Кстати, низшие растения действительно могут расти на грунте такого состава, это доказано экспериментально.
В едином многоплановом процессе почвообразования ученые часто выделяют отдельные элементы, из которых этот процесс складывается. Советские почвоведы предложили схемы классификации таких элементов, которые профессор А. А. Роде обозначал как микропроцессы почвообразования, а известный географ академик И. П. Герасимов называл элементарными процессами почвообразования.
А. А. Роде под микропроцессами подразумевал простейшие реакции и явления, на которые может быть разложен каждый из процессов образования почвы. Он подразделял их на три группы. Первая - обмен веществом и поступление энергии в почву и из нее, взаимодействия между почвой и другими природными телами. Вторая - химические и энергетические превращения в самой почве. Третья - процессы перемещения веществ и энергии в почве.
Самое интересное, что в основе множества мельчайших, элементарных процессов почвообразования лежит биохимическая деятельность микроорганизмов. А некоторые микропроцессы - чисто микробиологические, как превращения азота, например: аммонификация, нитрификация, денитрификация.